塑料橡胶压延成型工艺

小结：
材料最大松驰时间大，回复慢，收缩大；松驰 时间短，回复快，收缩小。 温度高，回复快，收缩小；温度低，回复慢， 收缩大。 转速慢，胶片在辊筒表面停留时间长，变形时 间长，回复充分，收缩小。

5.弹效应



高聚物实际上是一种粘弹体，兼 有粘性和弹性两种性质。 在压延过程中物料的形变如（图 4-22），包括弹性形变（AB段）， 粘弹性形变（BC段）和粘性流动 （CD段）。 外力取消后物料进行回复，包括 弹性回复（DE段），粘弹性回复 （EF段），热弹性回复（FG段） 和永久变形（GH）段。

结论：


在中心钳住点O处具有最大的速度梯度，当 物料流过此处时，受到最大的剪切作用， 物料被拉伸、流动、辗延而成薄片。 当物料离开O点后，由于弹性恢复的作用而 使料片增厚，最后所得料片的厚度大于辊 间距。
5.2.4 物料在压延中的粘度效应
1.物料的粘度效应 物料的流动性与其粘度大小有关，在 压延中其粘度会随压延条件，如剪切 速率、温度等因素而变化。生产中要 使压延顺利进行要求物料有良好的流 动性，粘度越小，流动性越好。
2.辊筒的半径要足够大
Δh=h1-h2 ，当R1=R2=R时 Δh/2=R-O2C2=R(1-COS α) Δh/2=R(1-COS α) h1= Δh+e α 越大h1越大，但α 必须小于 β 。当辊距e一定时，辊半径R越 大，能进入辊间的供料最大厚度h1 就越大。 是否通过提高e来提高h1呢？



是压延机的主要部件它与物料直接接触并施压和加热， 制品的质量很大程度受辊筒控制。

对辊筒的要求


有足够的刚度和强度，辊筒的弯曲变形不超过允许值。 表面有足够的硬度，耐磨、耐腐蚀。 有较高的加工精度，保证尺寸精度和表面粗糙度。 辊筒的加热冷却装臵可通入蒸汽、过热水或冷却水来控 制辊筒表面温度。
辊筒间的压缩形变
5.2.1.2压延时物料的延伸变形
聚合物高弹体几乎是不可 压缩的，压延过程其体积不变。 L1 ·1 ·1 = L2 ·2 ·2 b h b h 当b1≈ b2时 h2/ h 1= L1/ L2 片材压延时厚度减少，宽 度不变，长度增加，压延厚度 要求一定时，在辊筒接触角范 围的积胶厚度h1增加，压延后 的长度增长。
拉入辊筒间隙。 辊筒间隙对物料的挤压力将物 料推向前进。
压延使物料发生塑性流动变 形的过程。表面上看只是物 料成型的过程，但实质上它 是物料受压和流动的过程。 物料发生流动变形是由辊筒 间隙的压力分布决定的。

5.2.1.1 进入压延机辊筒的条件
1.物料与辊筒的接触角α 必 须小于其摩擦角β 压延机辊筒对物料的作 用原理与开炼机基本是一样 的。物料与辊筒的接触角α 必须小于其摩擦角β 时，才 能在摩擦力作用下被带入辊 间隙。

1）剪切速率与粘度的关系

在低和高剪切速率范围 时粘度不变（牛顿区）， 当剪切速率达到一定范 围(如压延成型时10~102 s-1)时，出现剪切变稀现 象（非牛顿区），剪切 速率增大物料粘度下降。 剪切速率很高时，粘度 再次保持恒定。
logηo
logη∞
logγ 聚合物的粘度与 切变速率的关系
2）压延速度与粘度的关系

5.2.3物料在压延辊筒间隙的流速分布


在最大压力处b和终钳住点d 物料流速vx等于辊筒表面线 速度v， vx =v。速度分布为 直线，没有速度梯度。 从b→o，接触辊筒表面的物 料速度vx =v外，随着与辊筒 表面距离的增加， vx 逐渐增 大，速度分布呈凸状曲线， 在o点速度梯度达到最大值， 即“超前现象” 。过o点后 速度梯度逐渐变小。
5.2.2 物料在压延机辊简间隙的压力分布





物料受压区域在a-d之间， 称钳住区。 辊筒开始向物料施压的点a 称始钳住点，p=0。 物料受压终点d称终钳住点， p=0。 两辊筒中心的连线的中点o， 称中心钳住点， p=1/2pmax。 最大压力点b，p=pmax。
横压力
在钳住区内各点压力的部和称为横压力，是压 延机设计的重要参数，会使辊筒弯曲，影响压 延制品沿辊筒轴向厚度的均匀性，因此要采用 补偿措施。 辊筒所受的横向力与物料的粘度（硬度），辊 筒的尺寸、速度、速比、辊距有关，生产上常 通过控制粘度和辊距来控制横压力。如粘度大 硬度高时，先用大辊距，的料变软后再缩小辊 距。

5.1.1.2 压延机的类型




1.按辊筒数量分类 两辊压延机常用于塑炼和压片； 三辊压延机常用于橡胶压延，正逐步被四辊取代； 四辊压延机常用于塑料压延。速度较三辊快2~4 倍； 五辊压延机用于UPVC片材生产。
2.按辊筒排列方式分类



可分为Ι型、 Δ型、 Γ型、 L型、z型、S 型。常用 L型、S（斜Z） 型。 S 排列的主要优点一是 各辊相对独立互不干 扰易调节间距，二是 易拆卸检修。 L 排列的主要优点供料 方便，便于观察存料 情况。

压延工艺的最大优势在于精密、连续、高效。 这一工艺的工作线速度一般为100 m/min左右， 新型机台可达200～250m/min，甚至已经超 过了300m/min。一台普通的塑料四辊压延机 的年加工能力可达5000～10,000吨。
3）精密化
A、调距装臵由伺服电机驱动或液压调距机构，使辊 筒间隙的调整更加精准。 B、使辊筒工作表面的温度控制在±1℃。 C、采用镜面辊筒，可使辊筒在工作温度（如：180℃） 状态下，其辊面的径跳可达0.001mm，粗糙度在 Ra0.025以下，保证了薄膜的纵向精度。 E、辊筒 间的速比可以通过调节电机的转速来调节，速比可在 0.5～1之间。 D、对压延制品的厚度进行适时在线监测和对压延机 与制品厚度有关的系统进行自动闭环反馈控制，使制 品的厚度精度得到极大的改善。

2）加热冷却装臵


轴交法
2.制品厚度调整机构



制品厚度控制是通过调节 辊筒之间的距离实现。 辊简的弹性形变对压延产 品横向断面的影响。 补偿辊简弹性形变的方法
中高度法
轴交叉法 预应力法
预 应 力 法
3.其他机构
传动机构 包括联轴器、减速箱、速比齿轮和 电机（一般为直流电机）。主要任务是驱动辊 筒，调节速度和速比。 机架和轴承 主要作用是通过轴承将辊筒固定 在机架上。 辅助装臵 包括牵引、轧花、冷却、卷取和切 割等装臵。（图4-3）
3.按用途分类
压片材（薄膜）压延机 通常三辊或四辊； 擦胶压延机 用于织物擦胶，通常中辊速大于 上、下辊速； 通用压延机 多功能，多用途； 压型压延机 其中有一辊表面有花纹。

5.1.1.3 压延机的规格表示
压延机规格一般用辊筒外直径(mm)x辊 简工作部分长度(mm)来表示。如Φ610 x 1730压延机， Φ610为辊筒外直径， 1730为辊筒工作部分长度。 根据压延机用途、辊筒数量、排列方式 及辊筒工作部分长度表示。如XY-4Ґ1730。
优点： 压延成型速度快、生产能力大、可自 动化连续生产、产品厚度尺寸精确，质量好。 缺点：设备庞大，精度要求高，辅助设备多， 投资较高，维修也较复杂，而且制品宽度受限 制。所以生产连续片材方面不如挤出发展快。

压延成型机
压延制品生产过程
供料阶段包括原料的混合、塑化和供料工艺过 程。所需设备包括混合机、开炼机、密炼机和 挤出机。 压延阶段包括压延、牵引、轧花、冷却、卷取 和切割工艺过程。所需设备包括压延机及上述 相应辅助设备。
辊筒转速很慢时，变形时间远大于材料的松驰时间，形变 主要为粘性流动变形，材料表现出良好的流动性，容易压 延成型； 辊筒转速很快时，变形时间远小于材料的松驰时间，形变主 要为弹性变形，材料表现出流动性差，弹性大，难以压延成 型。 提高物料温度，会增加大分子动能，提高运动速度，缩短材 料最大松驰时间，相当于减慢转速，或延长形变时间。

学习主要内容
5.1 压延设备 5.2 压延原理 5.3 压延工艺

5.1 压延设备
5.1.1压延机的结 构类型及规格表 示 5.1.1.1 压延机的 结构


辊筒和加热冷却装臵 制品厚度调整机构 传动机构 辅助装臵 机架和轴承
1.辊筒和加热冷却装置
1）辊筒
辊筒作用
5.1.3 压延联动装置
1.压延联动装臵 压延联动装臵根据生产用途不同，由压延机和 不同的辅机组成。

2.干燥装置



1）作用： 控制布料含水率在 1%~2%左右； 控制温度在700C左 右。 2）干燥机
3.贮布器
1）组成 由导辊和松紧辊组成 2）作用 通过松紧辊调节接头、干 燥、冷却和卷取等辊速的暂时不协 调。贮布长度取决于压延速度和接 头时间，一般为长达100m。

5.测厚装置

射线法
4.扩布器
5.定中心装臵 使帘布保持在各辊的中间 位臵。 6.冷却器 冷却定型，防粘附，防过早 硫化，将材料降温到200C~350C。一般 由6~10辊组成。

5.2 压延原理
5.2.L 压延时聚合物的塑性流动和变形

压延时推动物料流动的力：
物料与辊筒间的摩擦力把物料
学习目的与要求 掌握塑料、橡胶压延成型工 艺原理、工艺条件的控制方 法，了解压延成型设备的工 作原理及实际应用等。
第五章 压延成型
概述
压延成型是利用压延机的辊筒之间的挤压力 作用并在适当的温度（接近粘流温度）条件 下，使聚合物发生塑性变形，制成薄膜或片 状材料的加工工艺。是加工塑料薄膜、片材 如地板胶及胶布、人造革、等制品的主要方 法。 压延成型的塑料主要适用于热塑性非晶态塑 料和部分橡胶。以非晶型的聚氯乙烯及其共 聚物最多，如PVC灯箱布，其次是ABS。近年 来也有压延聚丙烯、聚乙烯等结晶型塑料。